ES2620290T5 - Procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica y turbina eólica - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica y turbina eólica

La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica con una torre así como una góndola de máquina dispuesta de forma giratoria sobre la torre con un rotor, así como a una turbina eólica correspondiente y a un producto de programa de ordenador.

Las turbinas eólicas conocidas disponen de una torre, sobre cuya punta está dispuesta giratoria una góndola de máquina. Ésta aloja un generador y, dado el caso, una transmisión, que están conectados con un rotor, que gira alrededor de un eje de rotor. En el funcionamiento regular, la góndola de la máquina gira con el rotor alrededor de un eje de turbina para seguir la dirección variable del viento. El control de esta rotación alrededor del eje de la torre se designa como control azimutal.

Un ejemplo de un control azimutal correspondientes un procedimiento conocido a partir de WO 2010/128940 A1 para el control de una turbina eólica en una posición de reposo, en la que la góndola es girada por el viento, de manera que se gira alrededor de un ángulo de más de 120°, con preferencia 180°, desde una posición funcional. Esta posición de reposo debe mantenerse activamente a través de un accionamiento azimutal. De esta manera deben reducirse las cargas de una turbina eólica en un modo de cierre y deben evitarse daños de componentes importantes.

En US 2009/0081041 A1 se publica un procedimiento para el control de una turbina eólica con una góndola sobre una torre y con un rotor. Para reducir la carga sobre la instalación en el caso de un mal funcionamiento del ajuste del ángulo de las palas, se propone observar la función del ajuste del ángulo de las palas y a la entrada de un fallo girar la góndola desde una posición funcional hasta una posición de reposo, en la que se reduce la carga del viento frente a la posición funcional.

El control azimutal encuentra una limitación, entre otras cosas, en virtud de la torsión de aquellos cables, que conducen desde la góndola de la máquina hasta la torre y conectan los componentes eléctricos en la góndola de la máquina con componentes dispuestos sobre el suelo, por ejemplo cables de potencia. Cuando la góndola de la máquina se ha girado varias veces alrededor del eje de la torre, estos cables están torsionados hasta el punto de que una torsión adicional de la góndola de la máquina alrededor del eje de la torre en la misma dirección conduciría a un daño de los cables y de sus conexiones. Por lo tanto, en este caso, se inicia normalmente después de un giro de la góndola de la máquina alrededor de 720°, es decir, después de un giro doble completo, un desenrollamiento automático, es decir, que la góndola de la máquina rota de nuevo de retorno para eliminar la torsión o bien el enrollamiento de los cables.

Mientras que el tipo habitual de funcionamiento de una turbina eólica con seguimiento automático del viento garantiza en la mayoría de los casos un funcionamiento óptimo e implica un rendimiento óptimo de energía, el control azimutal habitual es desfavorable en casos especiales. Por lo tanto, el cometido de la presente invención es proporcionar un procedimiento y una turbina eólica correspondiente así como un producto de programa de ordenador, con los que se puede configurar el funcionamiento de una turbina eólica más segura y más eficiente en situaciones excepcionales.

Este cometido se soluciona por medio de un procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica con una torre así como con una góndola de máquina dispuesta giratoria sobre la torre con un rotor, que ha sido desarrollado de tal manera que la góndola de máquina se desplaza por medio de al menos un control azimutal especial implementado en un control azimutal de la turbina eólica hacia una posición azimutal especial predeterminada o predeterminable cuando se cumple una condición de entrada definida en el control azimutal especial, en el que están implementadas varios controles azimutales especiales, respectivamente, con diferentes condiciones de entrada y/o condiciones de salida, que están conectados, respectivamente, con la misma posición azimutal especial o con diferentes posiciones azimutales especiales, en el que a diferentes controles azimutales especiales están asociadas diferentes prioridades, de manera que cuando se cumplen varias condiciones de entrada y/o condiciones de salida, se ejecuta aquel control azimutal especial con la máxima prioridad.

El control azimutal y el control azimutal especial pueden estar configurados, por ejemplo, como programa de ordenador en una unidad de control, configurada como instalación de proceso de datos y ordenador, de la turbina eólica o como electrónica cableada fijamente, en la que el control y el control especial están implementados por medio de un cableado seleccionado predeterminado.

La invención se basa en la idea básica de que las situaciones especiales deben tratarse de manera más segura y más eficiente, cuando el control azimutal no realiza un seguimiento habitual del viento con una alineación del rotor con relación a la dirección actual del viento, sino que la góndola de la máquina se desplaza en gran medida de manera automática a una posición azimutal especial. Esto puede significar especialmente también que la góndola de la máquina permanece en una posición azimutal especial ya adoptada.

De la misma manera está previsto en el marco de la invención que a la entrada de un control azimutal especial, la góndola se desplace en primer lugar en una dirección, por ejemplo una dirección de desenrollamiento de los cables y durante el desplazamiento se determine la posición azimutal especial. Por lo tanto, una posición azimutal especial puede estar predeterminada o ser predeterminable o se puede determinar ya en el curso de un control azimutal especial. Además, de acuerdo con la invención, se puede modificar todavía una posición azimutal especial predeterminada en el curso o en el marco de un control azimutal especial, es decir, que se puede modificar todavía la posición objetiva a alcanzar.

En el estado de la técnica es habitual alcanzar en gran medida manualmente posiciones especiales, interrumpiendo el seguimiento automático del viento y ajustando una posición azimutal deseada a través de instrucciones de teclas en la turbina eólica o a través de un control remoto. En este caso, existe el peligro de un control erróneo así como el riesgo de que el personal de mantenimiento olvide al término de los trabajos desplazar de nuevo la instalación al modo automático.

Una posición azimutal especial correspondiente es con preferencia una posición angular independiente de la dirección del viento o un sector angular independiente de la dirección del viento o un ángulo diferencial predeterminado o predeterminable con respecto a la dirección del viento. Una posición angular independiente de la dirección del viento puede estar seleccionada, por ejemplo, como posición de servicio cuando el motor está parado, por ejemplo en virtud de particularidades locales.

Un sector angular, que se extiende desde un ángulo mínimo hasta un ángulo máximo sobre la rosa de los vientos y en el que se puede adoptar cualquier ángulo discrecional dentro del sector angular como posición especial, se selecciona en casos, en los que no deben aproximarse, por ejemplo, determinados ángulos o sectores angulares. En el caso de que, en este caso, a la entrada de una condición de entrada la góndola de la máquina se encuentre ya en el sector angular especial, puede permanecer allí sin continuar desplazándose. Esto está comprendido en el marco de la presente invención bajo el concepto de desplazamiento a la posición azimutal especial.

Un ejemplo de ello es la presencia de estructuras sobre la superficie del suelo, que no deben perjudicarse a través de las palas del rotor. Por ejemplo, en el caso de deshielo hay que temer la caída de trozos de hielo. Una base de una autorización de la construcción puede ser en este caso, que los bloques de hielo no puedan caer en determinadas regiones debajo de la turbina eólica.

Un ángulo diferencial predeterminado o predeterminable con respecto a la dirección del viento se puede utilizar, por ejemplo, para la reducción de las cargas en caso de viento fuerte para conducir a una desconexión más tarde de la turbina eólica, de manera que se incrementa el rendimiento de energía y la eficiencia de la turbina eólica.

En un desarrollo ventajoso del procedimiento está previsto que el control azimutal especial se termine cuando no se cumple ya la condición de entrada del control azimutal especial y/o se cumple una condición de salida para el control azimutal especial. Una condición de salida puede ser, por ejemplo, una instrucción externa para el abandono del control azimutal especial. Se puede seleccionar si el control azimutal especial solamente se abandona cuando no existe ya la condición de entrada o si se ejecuta también la condición de salida cuando la condición de entrada está todavía presente. También sin condición de salida se puede terminar, por ejemplo, el control azimutal especial cuando no se cumple ya la condición de entrada.

Para diferentes casos especialmente posibles existentes, según la invención está previsto que varios controles azimutales especiales diferentes están implementados, respectivamente, con diferentes condiciones de entrada y/o condiciones de salida, que están unidas, respectivamente, con la misma posición azimutal especial o con diferentes posiciones azimutales especiales. Para cada control azimutal especial se puede seleccionar individualmente la posición azimutal especial correspondiente, siendo también posible que varios o todos los controles azimutales especiales estén unidos con la misma posición azimutal especial.

Para varios controles azimutales especiales se aplica también que éstos estén conectados con condiciones de entrada y/o de salida seleccionables o enlazables individualmente.

Puesto que según la invención a diferentes controles azimutales especiales están asignadas en el control azimutal diferentes prioridades, de manera que, cuando se cumplen varias condiciones de entrada y/o condiciones de salida, se ejecuta aquel control azimutal especial con la máxima prioridad, se pueden evitar conflictos entre diferentes eventos especiales, que conducen a un control azimutal especial y se puede realizar un control azimutal eficiente y seguro de la turbina eólica. Las prioridades se predeterminar de manera más ventajosa según criterios que se refieren a la seguridad del funcionamiento, la eficiencia y otros parámetros. En estados relevantes para la seguridad como una congelación o en caso de averías en caso de tormenta, se asigna una prioridad alta al control azimutal especial correspondiente, a cuestiones de mantenimiento se asigna de manera correspondiente una prioridad más baja.

Como condición de entrada o condiciones de salida de uno o varios controles azimutales especiales se aplica o se aplican un instante, un retraso de tiempo, una demanda de servicio, un vuelo de aproximación de helicóptero, una entrada de una posición de lanzamiento de sombras o de reflexión a evitar, una congelación existente o previsible del rotor, un exceso de una primera velocidad límite del viento, una primera altura de olas límites en turbinas eólicas marítimas, una primera amplitud de la oscilación límite de la torre, una primera probabilidad de colisión de animales y/o una condición de seguimiento del viento en caso de amarre del rotor o en caso de viento fuerte. Estas condiciones de entrada definen diferentes situaciones especiales, que pueden conducir a un control azimutal especial y que se pueden aplicar individualmente como condición de entrada o de una manera enlazada.

Cuando en este caso se utiliza como condición de entrada un instante, se puede evitar, por ejemplo, un tiempo de espera en la realización de un servicio, puesto que al comienzo de los trabajos de servicio, la góndola de la máquina se encuentra ya en la posición azimutal deseada. Esto es especialmente interesante también en instalaciones grandes con algunos megavatios de potencia nominal, puesto que en estas turbinas eólicas la velocidad de seguimiento del viento está normalmente en el intervalo de 0,3 a 0,5 % y, por lo tanto, se pueden prever de cinco a quince minutos, antes de que se alcance una posición deseada de la góndola.

Como instante se utiliza o se predetermina en este caso con preferencia un instante de arranque. En este caso, la turbina eólica comienza en el instante predeterminado con el desplazamiento de la góndola para el ajuste de la posición azimutal especial. De manera alternativa y también especialmente preferida se utiliza o se predetermina como instante un instante objetivo. En este caso, el control azimutal especial calcula automáticamente el tiempo necesario para el ajuste de la posición azimutal especial deseada e inicia el proceso de desplazamiento de manera que se alcanza o no la posición azimutal especial deseada en el instante objetivo.

En el caso de un retraso de tiempo como condición de entrada se puede aprovechar más tiempo el modo de funcionamiento normal existente. Con preferencia se combina también una demanda de servicio con un retraso de tiempo y/o previsión de tiempo objetivo, de manera que en el caso de una demanda de servicio, se ejecuta el control azimutal especial en el instante más tarde posible, de manera que el equipo de servicio a la entrada, por lo tanto, por ejemplo 15 minutos más tarde encuentra la turbina eólica en la posición especial controlada especialmente.

En el caso de un vuelo de aproximación de helicóptero, se puede desplazar la turbina eólica a una posición especial, para posibilitar, por ejemplo, vías de entrada en función del terreno. Otras condiciones de entrada en función del terreno son, por ejemplo, la entrada de una instalación de proyección de sombra o de reflexión a evitar que entran especialmente en una posición determinada del sol y deben evitarse con respecto a viviendas o carreteras de tráfico existentes y se pueden establecer, dado el caso, en un documento de una autorización de la construcción.

Igualmente ventajoso, sobre todo en un vuelo de aproximación de un helicóptero, es calcular una dirección media del viento y ajustar un ángulo diferencial predeterminable con respecto a la dirección media del viento como posición azimutal especial fija, que no se modifica ya a continuación en el caso de oscilaciones de la dirección del viento. Esto favorece especialmente el vuelo de aproximación del helicóptero, en el que la turbina eólica es o debe ser sobrevolada paralela al plano del rotor y a ser posible en contra de la dirección del viento. Durante el vuelo de aproximación, no debería modificarse la posición de la góndola incluso en el caso de fuertes variaciones repentinas de la dirección del viento, puesto que un piloto de helicóptero que se aproxima volando necesita la góndola de la turbina eólica como punto fijo.

Condiciones de entrada relevantes para la seguridad y la eficiencia son especialmente el exceso de una primer velocidad límite del viento, de una primera altura límite de las olas en turbinas eólicas marinas, una primera amplitud límite de la oscilación de la torre o una primera probabilidad de colisión de animales. En el caso de que se exceda la primera velocidad límite del viento o la primera altura límite de las olas, se puede ajustar, por ejemplo, un seguimiento del viento con un ángulo de desviación o bien ángulo diferencial como posición azimutal especial, para reducir la carga de la turbina eólica, sin tener que parar la turbina eólica. La altura de las olas en turbinas eólicas marítimas y la amplitud de la oscilación de la torre igualmente relevantes para la carga y, por lo tanto, para la seguridad y la eficiencia. Todos estos valores límites se pueden seleccionar de manera específica de la instalación y del lugar y, dado el caso, se asigna una prioridad alta a los controles azimutales especiales conectados con ellos. Igualmente objeto de un documento de una autorización de la construcción puede ser una protección de los animales o protección de especies, que se refiere a aves amenazadas, tal vez murciélagos o pájaros amenazados. En lugares conocidos de crías y trayectorias de vuelo posibles de tales animales se puede desplazar la turbina eólica igualmente en su ángulo azimutal a una posición especial para evitar la probabilidad de colisión.

Una condición de seguimiento del viento durante el amarre del rotor o con viento fuerte, especialmente un seguimiento automático del viento, sirve igualmente para la reducción de la carga. Se puede asignar una prioridad media a los controles azimutales especiales unidos con estos estados de funcionamiento.

Un trabajo de servicio, para el que es especialmente útil un control azimutal especial según la invención, es especialmente la utilización de un andamio de mantenimiento para una pala de rotor, que requiere la instalación del andamio de mantenimiento en un lugar determinado. Lo mismo se aplica para la instalación de una grúa auxiliar con tornos de cables o rodillos de desviación en el suelo. También un cambio del aceite de la transmisión con conexión de manguera o la obtención de una herramienta o de componentes, especialmente en el mar, puede requerir el desplazamiento de la góndola de la máquina a una posición azimutal especial. Tales estados de funcionamiento implican, dado el caso, bajas prioridades de los controles azimutales especiales correspondientes.

Como condición de salida o condiciones de salida de uno o varios controles azimutales especiales se aplica o se aplican un instante, un retraso de tiempo, una terminación de una demanda de servicio, un vuelo de salida de helicóptero, una terminación de una posición de lanzamiento de sombras o de reflexión a evitar, una congelación existente o previsible del rotor, una ausencia de una segunda velocidad límite del viento, de una segunda altura límite de las olas en turbinas eólicas marinas, de una segunda amplitud de oscilación límite de la torre, de una segunda probabilidad de colisión de animales y/o de una condición de seguimiento del viento en caso de amarre del rotor o en caso de viento fuerte.

Las segundas velocidades límites, alturas límites de las olas, amplitudes límites de oscilación de la torre y probabilidades de colisión de animales están especialmente por debajo de los primeros valores límites correspondientes. También estos valores límites se pueden seleccionar de manera específica de la instalación y/o del lugar.

Puesto que las turbinas eólicas han implementado en su control azimutal normalmente un desenredo automático de los cables, está previsto que en el control azimutal especial para la determinación de la dirección de la marcha de la góndola de la máquina, se tenga en cuenta una torsión de cables entre la góndola de la máquina y la torre, teniendo en cuenta especialmente la torsión de los cables y la prioridad de un control azimutal especial actual.

Adicionalmente a ello se desplaza la góndola de la máquina en el control azimutal especial en la dirección de una torsión de los cables y/o por la vía más corta hacia la posición azimutal especial. Si se desplaza la góndola en la dirección de un desenredo de los cables, se evita en cualquier caso que durante la realización de un control azimutal especial, en el caso de que se exceda el valor límite para la torsión de los cables, se activa el desenredo automático de los cables. Un desplazamiento por la vía más corta reduce el tiempo de espera. La dirección del camino más corto puede ser también la dirección del desenredo del cable.

A través de la consideración común igualmente mencionada de la torsión de los cables y la prioridad se llega a un compromiso entre la importancia de la posición azimutal especial actual y la necesidad actual de un desenredo de los cables. Por ejemplo, en el caso de controles azimutales especiales con máxima prioridad, por ejemplo en casos de funcionamiento relevantes para la seguridad como congelación aguda o averías en caso de tormenta se puede desplazar la góndola por el camino más corto a la posición azimutal especial, con tal que no se exceda el ángulo de torsión máximo admisible de los cables. Por ejemplo, con prioridad media o baja, tiene presencia el desenredo de los cables, con tal que no aparezcan tiempos de espera no razonables, pudiendo ser el tiempo de espera razonable con baja prioridad mayor que con prioridad media. A tal fin, con preferencia, para cada control azimutal especial se define un valor límite de realización del desenredo del cable especialmente dependiente de la prioridad. Éste se define de manera que cuando el ángulo de desplazamiento hacia la posición azimutal especial en la dirección de un desenredo del cable excede el valor límite de realización del desenredo del cable correspondiente, se desplaza la góndola en la dirección opuesta, para no generar tiempo de espera excesivo. Por ejemplo, se pueden seleccionar valores límites de realización del desenredo del cable preferidos con baja prioridad en función de la instalación en el intervalo de 240° y 340°, especialmente de 270° y 310°, para prioridad media de 190° a 270°, especialmente de 215° a 245°.

Especialmente para la información de un servicio de mantenimiento, pero también para otra particularidad, está previsto con preferencia que se señalice cuándo se ha alcanzado la posición azimutal especial, especialmente por medio de una luz de obstáculo, de una señal luminosa, acústicamente o por medio de una alarma a un control remoto.

En algunos casos, especialmente cuando entra la condición de entrada para varias turbinas eólicas de un parque eólico, se realiza una activación del control azimutal especial para una pluralidad de turbinas eólica de un parque eólico por medio de un control del parque eólico. Se puede tratar de condiciones de entradâ relevantes para la seguridad como el exceso de un valor límite para un parámetro relevante para la seguridad. Éste puede ser, por ejemplo, la detección de un riesgo elevado de colisión de animal u otros parámetros correspondientes, que no se refieren necesariamente a una turbina eólica individual.

Otra aplicación preferida de un control azimutal especial consiste en una verificación de posiciones de referencia azimutal, en la que se asigna a varias o todas las turbinas eólicas de un parque eólico a través de un control común del parque eólico una posición azimutal especial, particularmente igual. En la práctica se producen alineaciones erróneas de turbinas eólicas individuales siempre que durante la puesta en servicio de la turbina eólica no se mida cuidadosamente la posición de referencia azimutal por ejemplo por medio de GPS o de brújula. Por ejemplo, con un telescopio un observador puede verificar de manera ventajosa y sencilla si todas las turbinas eólicas del parque eólico son idénticas, es decir, que están alineadas con la misma posición azimutal especial.

Esta posición azimutal especial se refiere de manera más ventajosa a la dirección de la visión del observador con respecto al parque eólico o con respecto a la turbina eólica individual del parque eólico. Cuando de manera más ventajosa es 90° aproximadamente, es decir, perpendicularmente a la dirección de la visión del observador, se pueden reconocer fácilmente también alineaciones erróneas, puesto que entonces las palas del rotor no se encuentran en un plano para el observador. La posición azimutal especial de cada turbina eólica del parque eólico se puede designar y predeterminar también individualmente con respecto a la posición del observador determinada, por ejemplo, por GPS. En este caso, se transmite junto con la instrucción para la entrada del control azimutal especial con preferencia la posición del observador, de manera que los controles azimutales de las turbinas eólicas realizan el cálculo de la alineación de la góndola a ajustar con la ayuda de la posición transmitida del observador y de su propia posición.

En una ampliación ventajosa del procedimiento, un sistema de navegación de un vehículo de servicio está configurado de tal forma que durante la selección o aproximación a una turbina eólica, especialmente si no se alcanza una distancia límite desde la instalación de energía eólica y/o un tiempo de retraso límite hasta la llegada, se emite automáticamente una demanda de servicio desde el sistema de navegación o desde una central de control remoto hasta la turbina eólica o a una central de supervisión remota, que se reconoce por la turbina eólica como condición de entrada o demanda de un procedimiento a una posición azimutal especial. De esta manera se pueden depositar automáticamente demandas de servicio y se pueden reducir los tiempos de espera para equipos de servicio. Esto comprende varios casos. Así, por ejemplo, cuando se selecciona el lugar de la turbina eólica, ya al comienzo del viaje se transmite el tiempo de llegada calculado, en el que debe adoptarse la posición azimutal especial. Esto se puede actualizar o corregir, dado el caso, durante la marcha. De la misma manera, para mayor simplicidad se puede transmitir sólo la posición del vehículo de servicio a la turbina eólica o a una central de supervisión remota y se puede calcular allí el tiempo de llegada previsible. La solicitud de la posición azimutal especial se realiza entonces o bien inmediatamente para el tiempo de llegada previsible o cuando no se alcanza una distancia límite o un tiempo de retraso límite.

El cometido en el que se basa la invención se soluciona también por medio de una turbina eólica con una torre así como con una góndola de máquina, dispuesta giratoria sobre la torre, con un rotor, que comprende, además, una unidad de control con un control azimutal, que está configurado para realizar un procedimiento según la invención descrito anteriormente. Tal unidad de control puede estar realizada como instalación de procesamiento de datos programable o también como lógica de conmutación cableada.

En una forma de realización preferida, la unidad de control presenta uno o varios códigos de estado, con los que se supervisa la entrada de condiciones de entrada y/o de condiciones de salida con respecto a una o varias variables de estado y/o de funcionamiento, estando previstas especialmente para diferentes códigos de estado diferentes prioridades para el procesamiento de los programas de control azimutal especial conectados con ellos. Esto representa una forma de realización sencilla y fácil de implementar en unidades de control asistidas por ordenador. El cometido en el que se basa la invención se soluciona también por medio de un producto de programa de ordenador con medios de códigos de programa, en cuya realización se ejecuta en una unidad de control configurada como instalación de procesamiento de datos de una turbina eólica un procedimiento según la invención descrito anteriormente para el funcionamiento de una turbina eólica.

Las características, propiedades y ventajas mencionadas con relación a los objetos de la invención mencionados, es decir, el procedimiento, la turbina eólica y el producto de programa de ordenador se aplican sin limitación también para los otros objetos respectivos de la invención.

A continuación se describe la invención sin limitación de la idea general de la invención con la ayuda de ejemplos de realización con referencia a los dibujos, de manera que se remite expresamente a los dibujos con respecto a todos los detalles de la invención no explicados en particular en el texto. En este caso:

La figura 1 muestra una representación esquemática de una posición azimutal especial.

La figura 2 muestra una representación esquemática de posiciones azimutales especiales.

La figura 3 muestra una representación esquemática de una implementación especial de controles azimutales especiales.

La figura 4 muestra un ciclo esquemático de un control azimutal, y

La figura 5 muestra un ciclo esquemático para la determinación de un dispositivo de desplazamiento azimutal.

En las figuras siguientes, los mismos elementos o elementos similares o bien partes correspondientes están provistos con los mismos signos de referencia, de manera que se prescinde de una nueva presentación correspondiente.

En la figura 1 se representa en representación esquemática una góndola de máquina 1 de una turbina eólica con un rotor 1a sobre una torre 2, El eje del rotor o bien el cubo del rotor define una dirección 5, que se designa con 0°. La carcasa de la máquina 1 define un eje longitudinal, que define una dirección de 180° con respecto al lado trasero de la góndola de la máquina 1 y un eje transversal 4, que define la dirección 90° y -90° con respecto al eje longitudinal 3. Estas indicaciones angulares se refieren al sistema de coordenadas interno de la góndola de la máquina 1. Una dirección del viento 6 se representa esquemáticamente, que se desvía de la dirección 5 del cubo del rotor. Una dirección de desviación 8 apunta en la dirección, desde la que viene el viento. Entre esta dirección de desviación 8 y la dirección 0° 5 del cubo del rotor existe un ángulo azimutal de desviación 9. Un control azimutal especial posible consiste en accionar un seguimiento automático del viento con el ángulo azimutal de desviación 9 correspondiente, para reducir cargas sobre la turbina eólica.

En la figura 2 se muestra otra vista en planta superior esquemática desde arriba sobre una góndola de máquina 1, en la que se representan, además, estructuras fijas en el suelo, a saber, edificios 10, 10' y una vía de acceso 11. Con respecto a las estructuras sobre el suelo puede ser ventajoso seleccionar una posición azimutal especial en forma de una posición angular fija 12 o de un sector angular 13, dentro del cual se adopta una posición azimutal especial. En el caso representado, se podría seleccionar para la protección de los edificios 10, 10' y de la vía de acceso 11 con preferencia una posición azimutal especial en el sector angular 13, es decir, con una posición de la góndola girada aproximadamente 180° desde los edificios 10, 10' y la vía de acceso 11.

Para el ejemplo de un control azimutal especial, que prevé un desplazamiento hacia la posición angular 12, se indica la dirección de desplazamiento 14 con una flecha que significa la vía de avance más corta, con tal que no conduzca a un desenredo automático de los cables. En el último caso, se invierte la dirección de avance 14. Esto conduce también a un desenredo parcial de los cables.

Cuando alternativamente el sector angular 13 debe aproximarse a un control azimutal especial, la góndola de la máquina 1 en la posición representada en la figura 2 tiene la posibilidad de desplazarse en o en contra de la dirección de avance 14. En ambos casos, se termina el desplazamiento tan pronto como se alcanza el sector angular 13. Esto se puede realizar alternativamente con respecto al camino más corto o con respecto a la dirección de un desenredo de los cables. Especialmente cuando las vías de desplazamiento, como en el ejemplo representado en la figura 2, se diferencian poco, se puede dar prioridad, por ejemplo, a un desenredo de los cables. La posición angular 12 o bien el sector angular 13 deben seleccionarse para que o bien se posibilite un recorrido especialmente sencillo de la vía de acceso 11 o tenga lugar una reducción del peligro durante el deshielo del rotor, para que no pueda caer ya hielo sobre el edificio 10, 10'. También se puede conseguir de esta manera una prevención del lanzamiento de sombras o una reducción de la reflexión en la posición correspondiente del sol. Tal posición azimutal especial se puede registrar, por lo tanto, individualmente, especialmente también para diferentes opciones de selección, por ejemplo, con respecto a congelación, mantenimiento de las palas del rotor, instalación de una grúa auxiliar o de un cambio de aceite.

En la figura 3 se representa de forma esquemática una implementación ejemplar de un control azimutal especial. El control general de la turbina eólica 20, que controla todo el funcionamiento de la turbina eólica, se activa, entre otros, a través de un control azimutal 21, que puede estar realizado, por ejemplo, como programa de ordenador con diferentes subrutinas. Una subrutina es en este caso dentro del control azimutal 21 un programa de control azimutal programa de control azimutal estándar 22, que se refiere en el caso normal al funcionamiento del control azimutal 21. Además del programa de control azimutal estándar 22, en el ejemplo de realización según la figura 3 están previstos tres programas de control especial 23, 24 y 25, que tienen prioridad decreciente en la secuencia, a saber, por ejemplo, prioridad 1 para el programa de control 23, prioridad 2 para el programa de control 24 y prioridad 3, es decir, la prioridad más baja, para el programa de control 25. Con cada uno de los programas de control 23, 24, 25 está unida una posición azimutal especial.

Cada uno de los programas de control especial está conectado con un código de estado 23a, 24a, 25a, que a la entrada del código de estado 23a, 24a, 25a conduce a que se ejecute el programa de control especial 23, 24, 25 correspondiente. El código de estado 23a, 24a, 25a respectivo se fija cuando existe una condición de entrada 23b, 24b, 25b. La reposición del código de estado 23a, 24a, 25a y la terminación siguiente del programa de control especial 23, 24, 25 se realizan en función de la selección de la lógica utilizada en el código de estado 23a, 24a, 25a, o bien cuando no existe ya la condición de entrada 23b, 24b, 25b o cuando entra una condición de salida 23c, 24c, 25c. La condición de entrada 23b, 24b, 25b y la condición de salida 23c, 24c, 25c se pueden enlazar lógicamente también todavía individualmente.

El código de estado 23a, 24a, 25a correspondiente activa y desactiva, por lo tanto, el programa de control especial 23, 24, 25 correspondiente conectado con él, de manera que una lógica de prioridad interna en el control azimutal selecciona cuál de los programas de control 23, 24, 25 se ejecuta. El control o control especial correspondiente se transmite entonces al control 20, que lo ejecuta.

Con la función de control azimutal según la invención, que puede implementarse como en la figura 3 se pueden gestionar casos de aplicación posibles, como una reducción del peligro en caso de congelación del rotor, un vuelo de aproximación de helicóptero, especialmente en turbinas eólicas marinas, la realización e inicio de trabajos de servicio, especialmente con un andamio de mantenimiento en la pala del rotor, en la instalación de grúas adicionales con tornos de cables o rodillos de desviación en el suelo, cambio del aceite de la transmisión con conexión de manguera o la obtención de herramientas yo de componentes, especialmente en el mar. Se pueden evitar lanzamiento de sombras o reflexión, así como se puede conseguir una reducción de un peligro de colisión de animal. También es posible de esta manera un seguimiento automático del viento con amarre del rotor o con viento fuerte para la reducción de la carga.

El proceso de posicionamiento se puede desactivar, además, automáticamente a través de determinados eventos, a una hora predeterminada o después de un tiempo de retraso predeterminado.

Resultan las ventajas de un ahorro de tiempo en el servicio, puesto que no hay que esperar personal de servicio. Se consigue un rendimiento máximo, entre otras cosas, por que la operación de producción sólo debe interrumpirse en el instante más tarde posible. Se evitar peligros relacionados con manejos erróneos. Se reducen cargas, por ejemplo a través de la selección de un azimut durante el amarre del rotor.

Funciones adicionales no representadas en la figura 3 se refieren a la verificación del desenredo de los cables para la determinación de la dirección de desplazamiento, una verificación de la velocidad límite admisible del viento o un alcance de un tiempo de seguimiento necesario o de un instante de inicio del seguimiento. Además, se pueden prever un bloqueo del desenredo de los cables y/o un seguimiento manual del estado del control especial.

Tampoco se representa que se señaliza que se consigue una posición azimutal especial. Esto se puede realizar por medio de una luz de obstáculo, una lámpara de señales, acústicamente y en una supervisión remota.

En las figuras 4 y 5 se representan diagramas de flujo esquemáticos para un control azimutal según la invención. En rombos se representan las derivaciones de decisión que conducen, según la respuesta, a diferentes acciones. Las acciones o programas azimutales especiales se muestran en campos rectangulares.

En la figura 4 se representa un esquema de flujo de un programa de control azimutal, que se ejecuta, por ejemplo, cada 10 milisegundos durante el funcionamiento de una turbina eólica. Después del arranque del control azimutal se realiza en primer lugar una pregunta de si está activa una parada azimutal. Si éste es el caso, se detiene el programa azimutal. De esta manera se activan los motores azimutales, para desactivarlos.

En el caso de que la parada azimutal no esté activa, se verifica si una operación manual está activa. En caso afirmativo, se realiza un programa azimutal "operación manual", de manera que se activan manualmente los motores azimutales.

En el caso de que la operación manual no esté activa, se consulta si un azimut automático está desconectado. En caso afirmativo, se detiene de nuevo el programa azimutal y se activan los motores azimutales, de manera que éstos se paran.

En el caso de que el azimut automático no esté desconectado, se verifica si un desenredo automático de los cables está activo. En caso afirmativo, se activa un programa azimutal "desenredo de los cables" y se activar los motores azimutales de manera correspondiente para desenredar los cables.

En el caso de que el desenredo automático de los cables no esté activo, se verifica si se ha planteado un requerimiento especial de la posición. En caso afirmativo, se verifica, además, si la velocidad dominante del viento está por encima de una velocidad límite predeterminada. Sólo cuanto éste no es el caso, se activa el programa azimutal "requerimiento de la posición" para el requerimiento especial de la posición y se activan los motores azimutales de tal forma que se activa la posición requerida.

En el caso de que un requerimiento especial de la posición no esté activo o la velocidad del viento esté por encima de la velocidad límite del viento, se consulta si un seguimiento especial del viento está activo. Si éste es el caso, se activa el programa azimutal "seguimiento especial del viento". En caso negativo, se ejecuta el programa azimutal general "seguimiento automático del viento", que representa el funcionamiento normal de la turbina eólica.

En cualquier caso, después de una activación de los motores azimutales se ejecuta de nuevo la cadena de decisión. En el esquema de flujo según la figura 4, se pueden intercambiar también las consultas del desenredo automático de cables y de requerimiento de la posición especial. Por lo tanto, esto se debe a que el desenredo de los cables se tiene en cuenta igualmente en el programa azimutal "requerimiento de la posición".

El desenredo automático de los cables se puede activar, por ejemplo cuando el control reconoce que a través del control azimutal entre tanto la góndola se ha desplazado en una dirección hasta el punto de que los cables están retorcidos y deben desenredarse.

En la figura 5 se muestra un diagrama de flujo que posibilita determinar en qué dirección debe realizarse un control azimutal. Después del inicio de esta consulta se consulta en primer lugar si la turbina eólica está parada. En caso negativo, se da como valor de recuperación que se desconecten los motores azimutales. En el caso de que la turbina eólica esté realmente patada, se consulta si la posición de la góndola está en el sector objetivo o sobre una posición objetiva. En caso afirmativo, se da igualmente el valor de recuperación "motores azimutales desconectados".

En el caso de que la posición de la góndola no esté en el sector objetivo o sobre la posición objetiva, se determina el ángulo de avance mínimo, por una parte, en sentido horario (cw = sentido horario) y, por otra parte, en sentido horario contrario (ccw = sentido horario contrario). A continuación de comparan los dos ángulos entre sí.

En el caso de que el ángulo de avance en sentido horario sea menor que el ángulo de avance en sentido horario contrario, se verifica a continuación si la posición de la góndola más el ángulo de avance es menor que el ángulo de torsión máximo. Si éste es el caso, se da como valor de recuperación que la góndola debe girarse en el sentido horario contrario.

En el caso de que el ángulo de avance mínimo en sentido horario sea menor que el ángulo de avance en sentido horario contrario, se realiza la verificación opuesta en el sentido de si la posición de la góndola más el ángulo en sentido horario contrario es menor que un ángulo de torsión máximo. Si éste es el caso, se emite como valor de recuperación que la góndola debe girarse en sentido horario contrario, en otro caso se da como valor de recuperación que la góndola debe girarse en sentido horario. De esta manera, se asegura que la góndola no se gira más allá del ángulo de torsión máximo.

Todas las características mencionadas, también las características que se pueden deducir sólo de los dibujos así como también características individuales, que se publican en combinación con otras características, se consideran solas o en combinación según la invención. Las formas de realización según la invención se pueden realizar a través de características individuales o una combinación de varias características.

Lista de signos de referencia

1 Góndola de máquina

1a Rotor

2 Torre

3 Eje longitudinal

4 Eje transversal

5 Dirección del cubo del rotor

Dirección del viento

Dirección de la desviación

Ángulo azimutal de desviación

, 10' Edificio

Vía de entrada

Posición angular

Sector angular

Dirección del desplazamiento

Control

Control azimutal

Programa de control azimutal estándar

Programa de control especial A

a Código de estado A

b Condición de entrada A

c Condición de salida A

Programa de control especial B

a Código de estado B

b Condición de entrada B

c Condición de salida B

Programa de control especial C

a Código de estado C

b Condición de entrada C

c Condición de salida C

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. - Procedimiento para el funcionamiento de una turbina eólica con una torre (2) así como con una góndola de máquina (1) dispuesta giratoria sobre la torre (2) con un rotor (1a), en el que la góndola de máquina (1) se desplaza por medio de al menos un control azimutal especial (23, 24, 25) implementado en un control azimutal (21) de la turbina eólica hacia una posición azimutal especial (9, 12, 13) predeterminada o predeterminable cuando se cumple una condición de entrada (23b, 24b, 25b) definida en el control azimutal especial (23, 24, 25), caracterizado por que están implementadas varios controles azimutales especiales (23, 24, 25), respectivamente, con diferentes condiciones de entrada (23b, 24b, 25b) y/o condiciones de salida (23c, 24c, 25c), que están conectados, respectivamente, con la misma posición azimutal especial (9, 12, 13) o con diferentes posiciones azimutales especiales (9, 12, 13), en el que a diferentes controles azimutales especiales (23, 24, 25) en el control azimutal (21) están asociadas diferentes prioridades, de manera que cuando se cumplen varias condiciones de entrada (23b, 24b, 25b) y/o condiciones de salida (23c, 24c, 25c), se ejecuta aquel control azimutal especial (23, 24, 25) con la máxima prioridad, teniéndose en cuenta en el control azimutal especial (23, 24, 25) para la determinación de la dirección de la marcha (14) una torsión de cables entre la góndola de la máquina (1) y la torre (2), teniéndose en cuenta la torsión de los cables y la prioridad de un control azimutal especial (23, 24, 25) actual, desplazándose la góndola de la máquina (1) en el control azimutal especial (23, 24, 25) según la prioridad del control azimutal especial (23, 24, 25) en la dirección de una torsión de los cables y/o por el camino más corto hacia la posición azimutal especial (9, 12, 13).

2. - Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la posición azimutal especial (9, 12, 13) es una posición angular (12) independiente de la dirección del viento o un sector angular (13) independiente de la dirección del viento o un ángulo diferencial (9) predeterminado o predeterminable con respecto a la dirección del viento (6).

3. - Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el control azimutal especial (23, 24, 25) se termina cuando no se cumple ya la condición de entrada (23b, 24b, 25b) del control azimutal especial (23, 24, 25) y/o se cumple una condición de salida (23c, 24c, 25c) para el control azimutal especial (23, 24, 25).

4. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que como condición de entrada (23b, 24b, 25b) o condiciones de entrada (23b, 24b, 25b) de uno o varios controles azimutales especiales (23, 24, 25) se aplica o se aplican un instante, un retraso de tiempo, una demanda de servicio, un vuelo de aproximación de helicóptero, una entrada de una posición de lanzamiento de sombras o de reflexión a evitar, una congelación existente o previsible del rotor, un exceso de una primera velocidad límite del viento, una primera altura de olas límites en turbinas eólicas marítimas, una primera amplitud de la oscilación límite de la torre, una primera probabilidad de colisión de animales y/o una condición de seguimiento del viento en caso de amarre del rotor o en caso de viento fuerte.

5. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que como condición de salida (23c, 24c, 25c) o condiciones de salida (23c, 24c, 25c) de uno o varios controles azimutales especiales (23, 24, 25) se aplica o se aplican un instante, un retraso de tiempo, una terminación de una demanda de servicio, un vuelo de salida de helicóptero, una terminación de una posición de lanzamiento de sombras o de reflexión a evitar, una congelación existente o previsible del rotor, una ausencia de una segunda velocidad límite del viento, de una segunda altura límite de las olas en turbinas eólicas marinas, de una segunda amplitud de oscilación límite de la torre, de una segunda probabilidad de colisión de animales y/o de una condición de seguimiento del viento en caso de amarre del rotor o en caso de viento fuerte.

6. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que se señaliza cuando se ha alcanzado la posición azimutal especial (9, 12, 13), especialmente por medio de una luz de obstáculo, de una señal luminosa, acústicamente o por medio de una alarma a un control remoto.

7. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que se realiza una activación del control azimutal especial (23 - 23c, 24 - 24c, 25 - 25c) para una pluralidad de turbinas eólicas de un parque eólico por medio de un control del parque eólico.

8. - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que un sistema de navegación de un vehículo de servicio está configurado de tal forma que en el caso de selección o aproximación a una turbina eólica, en particular en el caso de que se esté por debajo de una distancia límite de la turbina eólica y/o por debajo de un tiempo de demora límite hasta la llegada, se emite automáticamente una demanda de servicio desde el sistema de navegación o desde una central de control remoto a la turbina eólica o a una central de control remoto, que es reconocida por la turbina eólica como condición de entrada (23b, 24b, 25b) o demanda de un procedimiento en una posición azimutal especial (9, 12, 13).

9. - Turbina eólica con una torre (2) así como con una góndola de máquina (1) dispuesta de forma giratoria sobre la torre (2) con un rotor (1a), que comprende, además, una unidad de control con un control azimutal (21), caracterizada por que la unidad de control está configurada para realizar un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10.

10. - Turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que la unidad de control presenta uno o varios códigos de estado (23a, 24a, 25a), con el que o con los que se supervisa la entrada de condiciones de entrada (23b, 24b, 25b) y/o de condiciones de salida (23c, 24c, 25c) con respecto a una o varias variables de estado y/o variables de funcionamiento, estando previstas especialmente para diferentes códigos de estado (23a, 24a, 25a) diferentes prioridades para el procesamiento de los programas especiales de control azimutal (23, 24, 25) conectados con ellas.

11. - Producto de programa de ordenador con medios de códigos de programa, durante cuya ejecución en una unidad de control, configurada como instalación de procesamiento de datos, de una turbina eólica, se ejecuta un procedimiento para el funcionamiento de la turbina eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8.